CN116731314A - 一种氰基树脂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氰基树脂及其制备方法和应用,所述氰基树脂是由下述氰基树脂组合物反应制备得到的,所述氰基树脂组合物包括以下重量份的组分:氰基单体20‑120份,氰酸酯20‑120份,固化剂2‑20份;其中,氰酸酯,固化剂的重量份以氰基单体的重量份为基准。本发明的氰基树脂是由氰基树脂预聚体与氰酸酯共混所得;其中氰基树脂预聚体是由氰基单体与固化剂反应制备得到的。氰基树脂预聚体与氰酸酯固化过程可实现同步统一。所述固化树脂固化过程中形成氰基‑氰酸酯互穿网络结构,所得固化树脂致密均一,能够改善氰基树脂的介电性能。

Description

一种氰基树脂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于热固性树脂及其制备技术领域,具体涉及一种氰基树脂及其制备方法和应用。
背景技术
氰基树脂具有优异的耐热、力学以及加工性能。近年来随着我国航空航天以及军工技术的不断发展,氰基树脂受到越来越多的关注。大部分研究主要集中在提高氰基树脂的耐热性能和改善其工艺性能方面,在改善氰基树脂的介电性能方面少有报道。
改善树脂介电性能的方法通常有两种:(1)从分子层面入手,在树脂单体结构单元上引入电负性强的原子,如F、Si、P等。Keller TM(Ma tthew Laskoski,Judson Hervey,Teddy M.Keller.Improved synthesis and properties of aryl ether-basedoligomeric phthalonitrile resins and polymers.Polymer,2015,67:185-191)报道了含氟氰基树脂,其介电常数约为2.7,介电损耗<0.02,显示了较低的介电常数;但其玻璃化温度大大降低(210℃),且介电损耗偏高。(2)树脂与低介电组分进行共混,即在树脂中混入低介电树脂或填料。低介电树脂包括具有对称结构氰酸酯树脂、非极性碳氢树脂等;填料包括二氧化硅、氮化硼、空心微球等具有低介电性能的无机粒子。同济大学李文峰通过加入小分子增容剂的方法实现了双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂互溶共混,并报道了共混后树脂的介电损耗约为0.005(李文峰,氰酸酯/双马来酰亚胺树脂共固化体系研究[D].同济大学,2006.)。
然而,氰基树脂的起始固化温度通常大于180℃,固化终温通常大于300℃,氰酸酯树脂起始固化温度约150℃,固化终温小于280℃。氰基树脂与氰酸酯树脂的固化温度、固化行为差别较大,固化过程难以建立同步统一,因此,采用氰酸酯树脂改性氰基树脂形成互穿网络结构从而改善氰基树脂介电性能,一直是该领域的难点。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种氰基树脂及其制备方法和应用,所述氰基树脂的固化物(即固化树脂)的介电性能,热性能和力学性能均十分优异。
本发明提供如下技术方案:
一种氰基树脂组合物,所述组合物包括以下重量份的组分:
氰基单体 20-120份,
氰酸酯 20-120份,
固化剂 2-20份;
其中,氰酸酯,固化剂的重量份以氰基单体的重量份为基准。
根据本发明,所述氰基树脂组合物包括以下重量份的组分:
氰基单体 30-100份,
氰酸酯 25-100份,
固化剂 5-10份。
根据本发明,所述氰基单体选自式(1)所示化合物的至少一种:
其中,式(1)中,Ar选自无取代或被一个、两个或更多个Ra取代的C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-C1-12亚烷基-C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-O-C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-S-C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-SO2-C6-20亚芳基;Ra选自C1-12烷基、C2-12烯基、卤素、C1-12烷氧基。
根据本发明,所述卤素表示氟、氯、溴或碘。
根据本发明,式(1)中,Ar选自无取代或被一个、两个、或更多个Ra取代的C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-C1-6亚烷基-C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-O-C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-S-C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-SO2-C6-14亚芳基;Ra选自C1-6烷基、C2-6烯基、卤素、C1-6烷氧基。
优选的,式(1)中,所述Ar选自如下结构式中的一种:
根据本发明,所述氰酸酯选自双酚A型氰酸酯、双酚E型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、环戊二烯型氰酸酯中的至少一种。
根据本发明,所述固化剂选自如下述式(2)所示化合物的至少一种:
式(2)中,R1、R2、R3相同或不同,各自独立的选自H、无取代或被一个、两个或更多个Rb取代的C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、氰基C6-20芳基醚基;
Rb选自C1-12烷基、C2-12烯基、卤素。
根据本发明,式(2)中,R1、R2、R3相同或不同,各自独立的选自H、无取代或被一个、两个或更多个Rb取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C1-6烷氧基、氰基C6-14芳基醚基;Rb选自C1-6烷基、C2-6烯基、卤素。
优选地,式(2)中,R1、R2、R3各自独立的选自以下结构式中的一种:
示例性地,所述固化剂为对氨基甲苯、对氰基苯基醚基苯胺、邻烯丙基苯胺、苯胺、对乙氧基苯胺中的至少一种。
本发明还提供一种氰基树脂,所述氰基树脂是由上述氰基树脂组合物反应得到的。
本发明还提供上述氰基树脂的制备方法,所述方法包括:将氰基单体、固化剂先进行预聚,再加入氰酸酯混合反应,得到所述氰基树脂。
根据本发明,所述预聚的温度为120~180℃。示例性地为120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃。
根据本发明,所述预聚的时间为60~150min。
根据本发明,加入氰酸酯后的混合反应温度为80-150℃。示例性地为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃。
根据本发明,加入氰酸酯后混合反应的时间为20-50min。
根据本发明,所述方法还可以根据需要任选地包括后处理步骤:将反应后的产物干燥并除去气泡,得到流体状的氰基树脂。所得的流体状的氰基树脂可以用于后续制作树脂浇注体。
示例性地,在120-160℃的真空干燥箱中抽真空除去气泡。抽真空的时间为5-10min。
本发明还提供一种固化树脂,其是由上述氰基树脂组合物经固化反应得到的。
根据本发明,所述固化树脂的玻璃化温度为350-410℃,热分解温度>400℃,例如为401-420℃,介电常数为3.00-3.36,介电损耗为0.0041-0.0068。
本发明还提供上述固化树脂的制备方法,所述方法包括:
将氰基单体、固化剂先进行预聚,再加入氰酸酯混合,进行固化反应,得到所述固化树脂。
根据本发明,所述预聚的温度为120~180℃。示例性地为120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃。
根据本发明,所述预聚的时间为60~150min。
根据本发明,加入氰酸酯的温度为80-150℃。示例性地为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃。
根据本发明,加入氰酸酯后混合的时间为20-50min。
根据本发明,固化反应的条件包括:固化的温度为150-350℃,优选为170-315℃;固化的时间为0.5-15h,优选为1-9h。
根据本发明,固化升温过程可以分段进行,即,固化升温的过程至少分为两段,可以为三段或更多段。并且优选地,每阶段的固化的温度彼此不相同。更优选地,每阶段的固化的温度呈上升的趋势。例如固化的升温过程分为5段,固化的温度依次为150-170℃、170-200℃、200-250℃、250-280℃、280-350℃;各温度段的持续时间为0.5~4h。
示例性地,固化升温过程具体为:170℃/1h,200℃/1h,250℃/2h,280℃/2h,315℃/2h。
本发明还提供一种复合材料,所述复合材料包括上述氰基树脂和增强纤维;
所述增强纤维是石英纤维或玻璃纤维中的至少一种。
根据本发明,所述氰基树脂和增强纤维的质量比为30-45:70-55。
根据本发明,所述复合材料的弯曲强度>440MPa,例如为441MPa-470MPa,层剪强度>25MPa,例如为26MPa-36MPa。
本发明还提供上述复合材料的制备方法,所述方法包括:将氰基树脂和增强纤维制成预浸料,经固化,得到复合材料。
根据本发明,所述方法包括:将所述氰基树脂制备成胶膜,并将胶膜覆于增强纤维的表面,进行含浸,得到预浸料,然后进行高温加压固化,得到复合材料。
本发明中,在胶膜覆于增强纤维的表面过程中,胶膜的温度为常温,防止胶膜变形、缺陷。示例性地,胶膜的温度为20-35℃。
本发明中,上述复合材料的制备为本领域技术人员的常规技术手段。示例性地,含浸的温度为90℃。
本发明还提供上述氰基树脂或复合材料的应用,用于覆铜板和航空航天等领域,具体如电子元器件、天线罩等。
本发明的有益效果:
本发明公开了一种氰基树脂组合物及氰基树脂和固化树脂,所述氰基树脂是由氰基树脂预聚体与氰酸酯共混所得;其中氰基树脂预聚体是由氰基单体与固化剂反应制备得到的。氰基树脂预聚体与氰酸酯固化过程可实现同步统一。所述固化树脂固化过程中形成氰基-氰酸酯互穿网络结构,所得固化树脂致密均一,能够改善氰基树脂的介电性能。
所述固化树脂的玻璃化温度介于350-410℃之间,热分解温度>400℃,介电常数介于3.00-3.36之间,介电损耗介于0.0041-0.0068之间。
本发明还采用所述氰基树脂制备复合材料,所述复合材料的弯曲强度>440MPa,层剪强度>25MPa。
本发明还公开一种安全,简易,高效地制备所述氰基树脂和固化树脂的方法,获得的耐热性能、力学性能和介电性能均优异的氰基树脂适合作为电子元器件、天线罩等的原材料。
术语定义与说明
更多个是指3个以上。
“C1-12烷基”表示具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子的直链和支链烷基,“C1-6烷基”表示具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链和支链烷基。所述烷基是例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它们的异构体。
“C2-12烯基”应理解为优选表示直连或支链的一价烃基,其包含一个或多个双键并且具有2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子,例如,具有2、3、4、5或6个碳原子(即,C2-6烯基),具有2或3个碳原子(即,C2-3烯基)。应理解,在所述烯基包含多于一个双键的情况下,所述双键可相互分离或者共轭。所述烯基是例如乙烯基、烯丙基、(E)-2-甲基乙烯基、(Z)-2-甲基乙烯基、(E)-丁-2-烯基、(Z)-丁-2-烯基、(E)-丁-1-烯基、(Z)-丁-1-烯基、戊-4-烯基、(E)-戊-3-烯基、(Z)-戊-3-烯基、(E)-戊-2-烯基、(Z)-戊-2-烯基、(E)-戊-1-烯基、(Z)-戊-1-烯基、己-5-烯基、(E)-己-4-烯基、(Z)-己-4-烯基、(E)-己-3-烯基、(Z)-己-3-烯基、(E)-己-2-烯基、(Z)-己-2-烯基、(E)-己-1-烯基、(Z)-己-1-烯基、异丙烯基、2-甲基丙-2-烯基、1-甲基丙-2-烯基、2-甲基丙-1-烯基、(E)-1-甲基丙-1-烯基、(Z)-1-甲基丙-1-烯基、3-甲基丁-3-烯基、2-甲基丁-3-烯基、1-甲基丁-3-烯基、3-甲基丁-2-烯基、(E)-2-甲基丁-2-烯基、(Z)-2-甲基丁-2-烯基、(E)-1-甲基丁-2-烯基、(Z)-1-甲基丁-2-烯基、(E)-3-甲基丁-1-烯基、(Z)-3-甲基丁-1-烯基、(E)-2-甲基丁-1-烯基、(Z)-2-甲基丁-1-烯基、(E)-1-甲基丁-1-烯基、(Z)-1-甲基丁-1-烯基、1,1-二甲基丙-2-烯基、1-乙基丙-1-烯基、1-丙基乙烯基、1-异丙基乙烯基。术语“C1-12烷氧基”是指上述C1-12烷基直接与O相接形成的基团,并且该基团以O原子与分子其它部分连接。
术语“C6-20芳基”应理解为优选表示具有6~20个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环,优选“C6-14芳基”。术语“C6-14芳基”应理解为优选表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环(“C6-14芳基”),特别是具有6个碳原子的环(“C6芳基”),例如苯基;或联苯基,或者是具有9个碳原子的环(“C9芳基”),例如茚满基或茚基,或者是具有10个碳原子的环(“C10芳基”),例如四氢化萘基、二氢萘基或萘基,或者是具有13个碳原子的环(“C13芳基”),例如芴基,或者是具有14个碳原子的环(“C14芳基”),例如蒽基。当所述C6-20芳基被取代时,其可以为单取代或者多取代。并且,对其取代位点没有限制,例如可以为邻位、对位或间位取代。
“C6-20亚芳基”是指上述C6-20芳基的苯环上失去一个H形成的基团。
“C1-12亚烷基”是指上述C1-12烷基失去一个H形成的基团。
附图说明
图1是对比例1中制备的氰基树脂进行固化而得的固化树脂的实物图;
图2是实施例4中制备的氰基树脂进行固化而得的固化树脂的实物图。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解,下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。
实施例1
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入70g式(1)所示结构的氰基单体(其中Ar为),缓慢升温至170℃,温度稳定后加入5g对氨基甲苯,170℃恒温搅拌预聚1.5h;降温至90℃,依次加入25g双酚A型氰酸酯和5g双酚M型氰酸酯,待氰酸酯熔融,搅拌均匀后,90℃恒温搅拌30min,得到氰基树脂,树脂为浅绿色固体。
实施例2
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入60g式(1)所示结构的氰基单体(其中,Ar为),缓慢升温至160℃,温度稳定后加入3g对氰基苯基醚基苯胺和3g邻烯丙基苯胺,160℃恒温搅拌预聚1.4h;降温至110℃,依次加入25g双酚A型氰酸酯和15g双酚E型氰酸酯,待氰酸酯熔融,搅拌均匀后,110℃恒温搅拌40min,得到氰基树脂,树脂为浅绿色固体。
实施例3
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入60g式(1)所示结构的氰基单体(其中,Ar为),缓慢升温至165℃,温度稳定后加入3g对氰基苯基醚基苯胺和2g苯胺,165℃恒温搅拌预聚1.3h;降温至140℃,依次加入20g双酚M型氰酸酯和20g酚醛型氰酸酯,待氰酸酯熔融,搅拌均匀后,140℃恒温搅拌40min,得到氰基树脂,树脂为浅绿色固体。
实施例4
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入55g式(1)所示结构的氰基单体(其中,Ar为),12g式(1)所示结构的氰基单体(其中Ar为),缓慢升温至180℃,温度稳定后加入4g对氰基苯基醚基苯胺和2g对乙氧基苯胺,180℃恒温搅拌预聚2.0h。降温至130℃,加入33g双酚A型氰酸酯,待氰酸酯熔融,搅拌均匀后,130℃恒温搅拌50min,得到氰基树脂,树脂为浅绿色固体。
实施例5
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入51g式(1)所示结构的氰基单体(其中Ar为),14g式(1)所示结构的氰基单体(其中Ar为),缓慢升温至170℃,温度稳定后加入5g对氰基苯基醚基苯胺和1g对乙氧基苯胺,170℃恒温搅拌预聚2.0h。降温至130℃,加入35g双酚A型氰酸酯,待氰酸酯熔融,搅拌均匀后,130℃恒温搅拌50min,得到氰基树脂,树脂为浅绿色固体。
实施例6
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入50g式(1)结构的氰基单体(其中,Ar为),缓慢升温至150℃,温度稳定后加入8g对氰基苯基醚基苯胺,150℃恒温搅拌预聚2.5h。降温至120℃,依次加入35g双酚A型氰酸酯和15g双酚M型氰酸酯,待氰酸酯熔融,搅拌均匀后,120℃恒温搅拌50min,得到氰基树脂,树脂为浅绿色固体。
实施例7
分别将实施例1~6得到的产物,在150℃下置于真空干燥箱中抽5~10分钟。直到体系无气泡,得到均匀的流体状的氰基树脂。
实施例8
固化树脂的制备的具体步骤如下:
将实施例7中得到的对应于实施例1~6的各氰基树脂倒入定制的钢质模具中,然后置于电热恒温干燥箱中分段固化,固化升温过程为:170℃/1h,200℃/1h,250℃/2h,280℃/2h,315℃/2h,分别制备得到固化树脂。采用实施例1-6的氰基树脂制备得到的固化树脂的性能(即玻璃化转变温度、热分解温度、介电常数和介电损耗)列于表1中。
实施例9
复合材料的制备的具体步骤如下:
将实施例1制备的氰基树脂置于95℃烘箱热熔,涂布机热辊温度设置90℃。第一步:胶膜制备。将氰基树脂从烘箱取出置于涂布机热辊,调整辊间距,使胶膜的克重控制在130±10g/m2,胶膜收卷速度为10-15米/分。第二步:覆布。覆布机设定转速为5-8米/分,将胶膜温度降至25±3℃,覆于面密度为200g/m2的石英纤维表面;第三步:含浸,收卷。含浸温度设置为90℃,选择直径30cm纸筒收卷,设定收卷速率为3-4米/分,含浸设备需配备冷风系统,便于隔离膜剥离。收卷完成,制备得到预浸料,预浸料中树脂的含量为42wt%,即氰基树脂占复合材料(即氰基树脂和石英纤维)的含量为42wt%。
将预浸料进行高温加压固化,得到复合材料;其中,预浸料加压固化工艺的固化升温过程为:170℃/1h,200℃/1h,250℃/2h,280℃/2h,315℃/2h;加压压力2-4MPa。
类似地,分别采用实施例2-6中的氰基树脂替换上述实施例1的氰基树脂,分别制备得到复合材料。
对采用实施例1-6的氰基树脂制备得到的复合材料进行弯曲强度和层间剪切强度测试,测试结果如下表1所示。
表1中,各参数的测试方法如下:
玻璃化转变温度测试:动态机械热分析仪(DMA测试,频率1Hz,升温速率3℃/min);
热分解温度测试方法:热分析仪(TGA,升温速率10℃/min,N2气氛,N2流速50mL/min);
介电性能测试方法:谐振腔法;
弯曲强度测试标准:GB/T 1449-2005;
层间剪切测试标准:ASTM D2344。
表1
对比例1
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入55g式(1)所示结构的氰基单体(其中,Ar为),12g式(1)所示结构的氰基单体(其中Ar为),缓慢升温至130℃,温度稳定后加入4g对氰基苯基醚基苯胺和2g对乙氧基苯胺。再加入33g双酚A型氰酸酯,待氰酸酯熔融,搅拌均匀后,130℃恒温搅拌50min,得到氰基树脂,树脂为浅绿色固体。(对比例1与实施例4相比,缺少了预聚步骤。)
对比例2
将对比例1得到的产物,在150℃下置于真空干燥箱中抽5~10分钟。直到体系无气泡,得到均匀的流体状的氰基树脂。
将该氰基树脂倒入定制的钢质模具中,然后置于电热恒温干燥箱中分段固化。固化升温过程为:170℃/1h,200℃/1h,250℃/2h,280℃/2h,315℃/2h;得到固化树脂。
使用对比例1和实施例4中制备的氰基树脂进行固化而得的固化树脂的实物图分别如图1和图2所示。从图1可以看出,由对比例1制备的氰基树脂得到的固化树脂外表鼓包,且内部缺陷,即无法获得致密的浇注体。从图2中可以看出,由实施例4制备的氰基树脂得到的固化树脂外表致密平整。
如上所述,根据本发明,可以安全,简易地制备低介电损耗氰基树脂,获得了耐热性能,力学性能,介电性能均优异的氰基树脂的固化物(固化树脂、复合材料)。
以上,对本发明的实施方式进行了示例性的说明。但是,本发明的保护范围不拘囿于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内,本领域技术人员所作出的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氰基树脂组合物,其特征在于,所述组合物包括以下重量份的组分:
氰基单体 20-120份,
氰酸酯 20-120份,
固化剂 2-20份;
其中,氰酸酯,固化剂的重量份以氰基单体的重量份为基准。
2.根据权利要求1所述的氰基树脂组合物,其特征在于,所述氰基单体选自式(1)所示化合物的至少一种:
其中,式(1)中,Ar选自无取代或被一个、两个或更多个Ra取代的C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-C1-12亚烷基-C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-O-C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-S-C6-20亚芳基、C6-20亚芳基-SO2-C6-20亚芳基;Ra选自C1-12烷基、C2-12烯基、卤素、C1-12烷氧基。
优选地,所述卤素表示氟、氯、溴或碘。
优选地,式(1)中,Ar选自无取代或被一个、两个、或更多个Ra取代的C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-C1-6亚烷基-C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-O-C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-S-C6-14亚芳基、C6-14亚芳基-SO2-C6-14亚芳基;Ra选自C1-6烷基、C2-6烯基、卤素、C1-6烷氧基。
优选地,式(1)中,所述Ar选自如下结构式中的一种:
3.根据权利要求1或2所述的氰基树脂组合物,其特征在于,所述氰酸酯选自双酚A型氰酸酯、双酚E型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、环戊二烯型氰酸酯中的至少一种。
优选地,所述固化剂选自如下述式(2)所示化合物的至少一种:
式(2)中,R1、R2、R3相同或不同,各自独立的选自H、无取代或被一个、两个或更多个Rb取代的C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、氰基C6-20芳基醚基;
Rb选自C1-12烷基、C2-12烯基、卤素。
优选地,式(2)中,R1、R2、R3相同或不同,各自独立的选自H、无取代或被一个、两个或更多个Rb取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C1-6烷氧基、氰基C6-14芳基醚基;Rb选自C1-6烷基、C2-6烯基、卤素。
优选地,式(2)中,R1、R2、R3各自独立的选自以下结构式中的一种:
-CH3、-O-、-CH=CH2、-H2C-CH=CH2、/>-H、/>
4.一种氰基树脂,其特征在于,其是由权利要求1-3任一项所述的氰基树脂组合物反应得到的。
5.权利要求4所述的氰基树脂的制备方法,其特征在于,所述方法包括:将氰基单体、固化剂先进行预聚,再加入氰酸酯混合反应,得到所述氰基树脂。
优选地,所述预聚的温度为120~180℃;预聚的时间为60~150min。
优选地,加入氰酸酯后的混合反应温度为80-150℃。加入氰酸酯后混合反应的时间为20-50min。
6.一种固化树脂,其特征在于,其是由权利要求1-3任一项所述的氰基树脂组合物经固化反应得到的。
优选地,所述固化树脂的玻璃化温度为350-410℃,热分解温度>400℃,例如为401-420℃,介电常数为3.00-3.36,介电损耗为0.0041-0.0068。
7.权利要求7所述的固化树脂的制备方法,其特征在于,所述方法包括:将氰基单体、固化剂先进行预聚,再加入氰酸酯混合,进行固化反应,得到所述固化树脂。
8.一种复合材料,其特征在于,所述复合材料包括权利要求4所述的氰基树脂和增强纤维;所述增强纤维是石英纤维或玻璃纤维中的至少一种。
优选地,所述氰基树脂和增强纤维的质量比为30-45:70-55。
优选地,所述复合材料的弯曲强度>440MPa,层剪强度>25MPa。
9.权利要求8所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括:将氰基树脂和增强纤维制成预浸料,经固化,得到复合材料。
10.权利要求4所述的氰基树脂或权利要求8所述的复合材料在覆铜板或航空航天中的应用。优选用于电子元器件或天线罩中。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4136092A (en) * 1975-06-09 1979-01-23 Thiokol Corporation Polyurethane curing agents
US4839442A (en) * 1986-11-24 1989-06-13 Hi-Tek Polymers, Inc. Low viscosity noncrystalline dicyanate ester blends with prepolymers of dicyanate esters
CN105111737A (zh) * 2015-09-28 2015-12-02 北京化工大学 高耐热阻燃树脂基体及其制备方法
CN105440283A (zh) * 2016-01-07 2016-03-30 中国科学院长春应用化学研究所 一种改性氰酸酯树脂及其制备方法
CN106381113A (zh) * 2016-08-30 2017-02-08 上海南亚覆铜箔板有限公司 用于高耐热性无铅低介电型覆铜箔板的粘合剂及制备方法
CN108102594A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 南亚新材料科技股份有限公司 一种制备覆铜箔板用聚苯醚树脂粘合剂及其制备方法
CN108929520A (zh) * 2017-12-14 2018-12-04 中航复合材料有限责任公司 一种快速固化自粘性预浸料及其制备方法
CN110746625A (zh) * 2019-12-04 2020-02-04 哈尔滨玻璃钢研究院有限公司 一种改性氰基树脂热熔预浸料的制备方法
CN111139007A (zh) * 2018-11-05 2020-05-12 成都精集通信技术有限公司 一种用于高频高速基板的粘合剂及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4136092A (en) * 1975-06-09 1979-01-23 Thiokol Corporation Polyurethane curing agents
US4839442A (en) * 1986-11-24 1989-06-13 Hi-Tek Polymers, Inc. Low viscosity noncrystalline dicyanate ester blends with prepolymers of dicyanate esters
CN105111737A (zh) * 2015-09-28 2015-12-02 北京化工大学 高耐热阻燃树脂基体及其制备方法
CN105440283A (zh) * 2016-01-07 2016-03-30 中国科学院长春应用化学研究所 一种改性氰酸酯树脂及其制备方法
CN106381113A (zh) * 2016-08-30 2017-02-08 上海南亚覆铜箔板有限公司 用于高耐热性无铅低介电型覆铜箔板的粘合剂及制备方法
CN108102594A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 南亚新材料科技股份有限公司 一种制备覆铜箔板用聚苯醚树脂粘合剂及其制备方法
CN108929520A (zh) * 2017-12-14 2018-12-04 中航复合材料有限责任公司 一种快速固化自粘性预浸料及其制备方法
CN111139007A (zh) * 2018-11-05 2020-05-12 成都精集通信技术有限公司 一种用于高频高速基板的粘合剂及其制备方法
CN110746625A (zh) * 2019-12-04 2020-02-04 哈尔滨玻璃钢研究院有限公司 一种改性氰基树脂热熔预浸料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李晓丹: "POSS改性双邻苯二甲腈耐热树脂体系设计制备与改性机理", 万方数据, 15 January 2020 (2020-01-15), pages 2 *
李洪峰: "结构-功能一体化耐高温氰酸酯树脂改性及胶膜的研究", 万方数据, 26 November 2018 (2018-11-26), pages 5 *

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